由于全钢载重子午线轮胎在使用中频频出现的胎圈部失效破坏现象,对全钢载重子午线轮胎的胎圈部危险区域的有限元研究逐渐得到了重视。针对轮胎危险区域的性能优化主要集中于两个方面,其一是从轮胎结构入手,通过调整轮胎的结构参数来提高轮胎性能;其二是从轮胎橡胶材料的物理性能入手,通过调整橡胶材料参数以期提高轮胎性能。由于轮胎生产工艺过程的复杂性,前一种方法往往要付出较大的时间成本和经济代价;后一种方法随着轮胎材料工艺的发展受到了越来越多的轮胎生产企业的重视。仅通过轮胎试验得到合理的材料性能组合显然也是非常费时费力的,必须辅之以数值模拟,而这方面的工作还比较少。另外,由于全钢载重子午线轮胎在实际使用中往往在轮胎内部材料分界面上产生裂纹,而目前的轮胎有限元分析主要侧重于结构完整的无损伤轮胎,对含初始裂纹的轮胎进行有限元分析的工作尚显不足。本文针对上述问题进行了一些初步的研究。以ABAQUS软件为基础,利用子模型分析技术,形成了从装配、充气、静负荷等工况下轮胎的三维有限元求解策略,并进行了必要的考评。在此基础上,对轮胎胎圈部危险区域进行了三维精细网格有限元分析。在不改变轮胎结构的前提下,从调整轮胎胎圈部危险区域的橡胶材料力学性能入手,分析了“软”“硬”不同的橡胶材料对危险区域在充气和静负荷状态下力学性能的影响,发现增加子口胶、胎体层胶的定伸长模量和减小圈垫胶的定伸长模量可以改善子口包布反包末端性能。针对包含初始裂纹的轮胎模型进行了三维精细有限元分析,得到了不同长度裂纹的裂尖应力应变场;考察了“软”“硬”不同的橡胶材料对轮胎裂尖场的影响,结果表明增加子口胶和胎体层胶定伸长模量的方案对于有缺陷的轮胎结构也具有一定的改善作用。